ELF magnetic field receiver: frequency performance and natural signals detection

• Carducci, Leonardo Martín ^[1] ; Alfonso, Ramiro ^[1] ; Fano, Walter Gustavo ^[1]
  1. [1] Universidad de Buenos Aires

     Universidad de Buenos Aires

     Argentina

     
• Localización: Elektron: ciencia y tecnología en la electrónica de hoy, ISSN-e 2525-0159, Vol. 5, Nº. 2, 2021, págs. 105-111
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Receptor ELF de campo magnético: desempeño en frecuencia y detección de señales naturales
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• Resumen
  • español

    En este artículo se presenta el análisis de la etapa analógica de un receptor de campo magnético para frecuencias extremadamente bajas (ELF). Se describen detalles sobre la caracterización y modelado de la antena utilizada, así como el comportamiento en frecuencia del sistema. Para lograr una mayor sensibilidad, se fabricó una bobina con una inductancia considerablemente alta (800 H), además de una etapa de amplificación de alta ganancia (88 dB). Se definió un modelo de circuito equivalente para la antena y se determinaron sus elementos parásitos mediante mediciones de laboratorio y aproximaciones computacionales. El sistema de adquisición tiene una etapa de digitalización con una frecuencia de muestreo de 100 Hz. Para estudiar su comportamiento frente a posibles efectos de aliasing, se realizó un análisis de la etapa analógica en el dominio de la frecuencia determinando las condiciones óptimas de funcionamiento. Las pruebas de campo del equipo se llevaron a cabo en las sierras de Villa Alpina, Córdoba, Argentina. Teniendo en cuenta que el sistema fue diseñado para la medición y estudio de fenómenos electromagnéticos naturales en la banda ELF, se han logrado detectar con éxito las primeras seis resonancias de Schumann.

  • English

    This article presents the analog stage analysis of an extremely low frequency (ELF) magnetic field receiver. Details are described about the characterization and modeling of the antenna used, as well as the frequency behavior of the system. To achieve higher sensitivity, a coil was manufactured with a considerably high inductance (800 H), in addition to a high-gain amplification stage (88 dB). An equivalent circuit model was defined for the antenna, and its parasitic elements were determined by laboratory measurements and computational approximations. The acquisition system has a digitization stage with a sampling frequency of 100 Hz. To study its behavior against possible aliasing effects, an analysis of the analog stage in the frequency domain was carried out, determining the optimal operating conditions. Field tests of the equipment were carried out in the mountains of Villa Alpina, Cordoba, Argentina. Taking into account that the system was designed for the measurement and study of natural electromagnetic phenomena in the ELF band, the first six Schumann resonances have been successfully captured and detected.